( nino24 ) - CCNAX Bài 2: Các mô hình mạng máy tính
Chào các bạn chúng ta cùng tiếp tục bài thứ 2 trong Series “Tự học CCNA“ của website Nino24 nhé. Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu tổng quan “Mạng máy tính là gì?” rồi phải không nào. Đến bài này các bạn sẽ một lần nữa tìm hiểu lại các mô hình mạng LAN và các mô hình được áp dụng trong mạng LAN nhé.
1. Giới thiệu về định nghĩa Ethernet LAN
Trong một hệ thống mạng doanh nghiệp (Enterprise) bao gồm nhiều chi nhánh (branch), với rất nhiều hoạt động từ thiết bị end users như PC, server, laptop, mobile phone,… sẽ thường được kết nối với nhau bằng một hệ thống mạng nội bộ gọi là LAN. Mỗi một hệ thống mạng LAN lại được kết nối vào một đường WAN để kết nối giữa các hệ thống chi nhánh khác (branch remote) hoặc kết nối ra Internet.
Một số cấu trúc mạng LAN điển hình như: Token Ring, FDDI, Ethernet LAN,… Tuy nhiên được biết đến và sử dụng nhiều nhất là kiến trúc mạng Ethernet LAN, một kiến trúc Layer 2 được sử dụng rộng rãi trong hệ thống mạng ngày nay.
Cấu trúc Ethernet Frame trên gồm:
Preamble (8 bytes): được sử dụng cho các hoạt động đồng bộ frame trong cách thức truyền dữ liệu của
Ethernet Dest Address (6 bytes): cho biết địa chỉ MAC của thiết bị mà thiết bị này gửi đến.
Source Address (6 bytes): cho biết địa chỉ MAC của thiết bị gửi frame.
Type/Length (2 bytes): cho biết chiều dài của phần data, cung cấp giá trị dùng để xác định phần data đang chứ dữ liệu của giao thức nào Vd: Type là 0x0806 data này đang đóng gói một gói tin ARP
Data: dữ liệu được truyền tải bởi Ethernet frame
FCS (4 bytes): được dùng để check lỗi của frame Ethernet.
2. Địa chỉ MAC sử dụng trong Ethernet LAN
Địa chỉ phần cứng được sử dụng trong Ethernet LAN (hardware address hay physical address) được biết đến với tên gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control). Địa chỉ MAC gồm 48 bit nhị nhân thường biểu diễn dưới dạng hexa, địa chỉ này là duy nhất cho từng thiết bị (card mạng), không trùng với bất cứ thiết bị phần cứng nào trên thới giới.
Cấu trúc một địa chỉ MAC như trên gồm OUI và Vendor Assigned:
OUI (Organizationally Unique Identifier): 3 byte ở phần đầu địa chỉ MAC dùng để định danh cho các nhà sản xuất thiết bị.
Vendor Assigned: 3 byte do nhà sản xuất định danh cho thiết bị.
Ví dụ: 1C-B7-2C-A2-A2-83 địa chỉ physical của laptop…
3. Các mô hình mạng và khái niệm liên quan trong mạng LAN Có tổng quan là 5 mô hình mạng nhưng chúng ta sẽ chỉ đề cập đến 3 mô hình mạng phổ biến như ở dưới. Còn sau đây là tên 5 tên mô hình mạng đó:
Mô hình mạng BUS
Mô hình mạng Star
Mô hình mạng MESH
Mô hình mạng Ring
Mô hình mạng kết nối full với nhau
3.1 Mô hình Bus trong mạng LAN
– Mô hình đại diện cho hệ thống mạng Ethernet LAN trong giai đoạn đầu kỉ nguyên Internet, đấu nối bằng cáp đồng trục sử dụng các chuẩn như 10Base2 (10Mbps – 200m), 10Base5 (10Mbps – 500m).
Tại mỗi card mạng người ta sử dụng T-connector (hình dạng giống chữ T), một đầu nối với card mạng, 2 đầu còn lại nối vào 2 cọng dây cáp ( nhà bạn nào share truyền hình cáp ra nhiều nhánh sẽ hình dung ngay ).
– Cách thức hoạt động của mô hình bus: khi một máy gửi đi một frame, frame này sẽ được truyền đến mọi thiết bị trong mô hình đang kết nối vào, các thiết bị nhận sẽ quan sát trích xuất thông tin trường Destination Address (địa chỉ đích đến) trong frame này, nếu đây không phải là frame gửi đến cho mình các thiết bị nhận sẽ drop frame này. Thiết bị nào có địa chỉ MAC tương ứng là Destination Address của frame mới tiếp nhận và xử lí frame.
Ví dụ : khi máy có địa chỉ MAC II gửi đi một frame đến host workstation thì tất cả các host khác đều nhận được frame này nhưng chỉ có host Workstation mới có đúng Destination Address MAC và tiếp nhận xử lí frame.
Nhược điểm:
Dễ xung đột dữ liệu.
Kết nối giữa connector với card mạng, connector với dây cáp, connector với connector là các kết nối cơ học sau 1 thời gian sử dụng sẽ độ tiếp xúc không còn tốt (cứ gỡ ra, gắn vào nhiều lần) dẫn tới bị hở mạch.
Một điểm bất kì hở mạch thì toàn bộ phận đoạn mạng đó bị tê liệt.
Khó nhận biết điểm nào bị hở, phải dò cho nên khó khắc phục sự cố.
Khó bảo trì.
3.2 Mô hình Star (Hub/Switch) trong mạng LAN
– Sử dụng chuẩn LAB 10 BASE T sử dụng cáp xoắn đôi để kết nối các thiết bị đầu cuối, đây là một mô hình dạng Star topology, một thiết bị tập trung HUB sẽ thực hiện kết nối các thiết bị này lại với nhau, đảm nhận vai trò trung chuyển các dữ liệu trao đổi giữa các host đầu cuối.
– Hoạt động của HUB: Hub thực hiện nhân bản các gói tin và gửi ra các cổng còn lại, trong mô hình trên.
– Khi host A gửi một frame đến host B, hub sẻ tiến hành nhân bản frame này rồi đẩy ra tất cả các port, Host B và C đều nhận được frame này, nhưng chỉ có Host B tiếp nhận và xử lý frame vì nó có địa chỉ đích được nhận trong frame. Mô hình này hoạt động về cơ bản cũng giống như mô hình đấu nối dạng bus.
3.3 Mô hình RING trong mạng LAN
Dữ liệu theo theo dạng vòng khép kín. Để đảm bảo trong một thời điểm chỉ có một Node (máy) được truyền thì nó phải có Token ring (thẻ bài). Khi máy tính đầu tiên trong mô hình Ring bật lên thì nó sẽ phát ra “xung” gọi là Token Ring (thẻ bài) và thẻ này sẽ lưu thông trong mạng theo 1 chiều duy nhất (xem hình). Máy nào muốn truyền dữ liệu thì sẽ nắm thẻ bài này. Khi dữ liệu đã đến nơi nhận thì máy gửi sẽ giải phóng thẻ bài và thẻ bài lại tiếp tục di chuyển.
Ưu điểm:
Là mô hình truyền dữ liệu tốt nhất do dữ liệu sẽ được khuếch đại bởi các Node giữa đường truyền. ( A – B – D : A truyển dữ liệu qua D sẽ được B khuếch đại).
Nhược điểm:
Không được sử dụng phổ biến do chi phí đắt. Do dữ liệu di theo vòng một chiều nên một máy chết sẽ kéo theo các máy khác ngừng hoạt động.
3.4 Collision Domain của một mạng LAN
Xét mô hình bus hay mô hình đấu nối hub, nếu có 2 thiết bị cùng gửi frame đồng thời vào cùng 1 thời điểm vào đường truyền, sẻ xảy ra lỗi do 2 tín hiệu của 2 thiết bị này gây nhiễu cho nhau và gây ra mất frame, lỗi bit. Dẫn đến phát sinh hiện tượng xung đột tín hiệu (collision). Phương pháp khắc phục được đề ra ban đầu là một thiết bị chỉ được gửi khi lắng nghe đường truyền và tiếp nhận dữ liệu, đường truyền rảnh thì mới được phép truyền-gửi tiếp tục nếu không sẻ gây ra xung đột đường truyền.
– Phương thức này được gọi là half-duplex (truyền bán công) chỉ truyền hoặc nhận dữ liệu tại một thời điểm.
– Băng thông kết nối sẻ được chia đều trên các thiết bị đấu nối vào hệ thống LAN ví dụ băng thông của hệ thống là 15Mbps có 5 thiết bị trên mô hình thì mỗi thiết bị chỉ có thể truyền với tốc độ 3Mbps.
– Hệ thống Hub đấu nối các thiết bị và tạo thành một miền có khả năng xung đột tín hiệu các thiết bị trong miền này nếu truyền đồng thời, được gọi là một Collision Domain.
3.5 Định Nghĩa về CSMA/CD một mạng LAN
– CSMA/CD (Carrier-sense Multiple Access/Collision Detection) là một giải thuật để tránh xảy ra xung đột tín hiệu trong một Collision Domain, cách thức hoạt động như sau:
Nhập địa chỉ email vào form bên dưới để nhận được tin từ đề tài này sớm nhất
( Vui lòng kích hoạt email khi nhận được link kích hoạt nhé )
Nếu thấy hay thì click vào nút follow (G+) bên dưới nhé ! Thanks !
Nếu thấy hay thì click vào nút thích (Like) bên dưới nhé ! Thanks !
Chào các bạn chúng ta cùng tiếp tục bài thứ 2 trong Series “Tự học CCNA“ của website Nino24 nhé. Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu tổng quan “Mạng máy tính là gì?” rồi phải không nào. Đến bài này các bạn sẽ một lần nữa tìm hiểu lại các mô hình mạng LAN và các mô hình được áp dụng trong mạng LAN nhé.
1. Giới thiệu về định nghĩa Ethernet LAN
Trong một hệ thống mạng doanh nghiệp (Enterprise) bao gồm nhiều chi nhánh (branch), với rất nhiều hoạt động từ thiết bị end users như PC, server, laptop, mobile phone,… sẽ thường được kết nối với nhau bằng một hệ thống mạng nội bộ gọi là LAN. Mỗi một hệ thống mạng LAN lại được kết nối vào một đường WAN để kết nối giữa các hệ thống chi nhánh khác (branch remote) hoặc kết nối ra Internet.
Một số cấu trúc mạng LAN điển hình như: Token Ring, FDDI, Ethernet LAN,… Tuy nhiên được biết đến và sử dụng nhiều nhất là kiến trúc mạng Ethernet LAN, một kiến trúc Layer 2 được sử dụng rộng rãi trong hệ thống mạng ngày nay.
Cấu trúc Ethernet Frame trên gồm:
Preamble (8 bytes): được sử dụng cho các hoạt động đồng bộ frame trong cách thức truyền dữ liệu của
Ethernet Dest Address (6 bytes): cho biết địa chỉ MAC của thiết bị mà thiết bị này gửi đến.
Source Address (6 bytes): cho biết địa chỉ MAC của thiết bị gửi frame.
Type/Length (2 bytes): cho biết chiều dài của phần data, cung cấp giá trị dùng để xác định phần data đang chứ dữ liệu của giao thức nào Vd: Type là 0x0806 data này đang đóng gói một gói tin ARP
Data: dữ liệu được truyền tải bởi Ethernet frame
FCS (4 bytes): được dùng để check lỗi của frame Ethernet.
2. Địa chỉ MAC sử dụng trong Ethernet LAN
Địa chỉ phần cứng được sử dụng trong Ethernet LAN (hardware address hay physical address) được biết đến với tên gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control). Địa chỉ MAC gồm 48 bit nhị nhân thường biểu diễn dưới dạng hexa, địa chỉ này là duy nhất cho từng thiết bị (card mạng), không trùng với bất cứ thiết bị phần cứng nào trên thới giới.
Cấu trúc một địa chỉ MAC như trên gồm OUI và Vendor Assigned:
OUI (Organizationally Unique Identifier): 3 byte ở phần đầu địa chỉ MAC dùng để định danh cho các nhà sản xuất thiết bị.
Vendor Assigned: 3 byte do nhà sản xuất định danh cho thiết bị.
Ví dụ: 1C-B7-2C-A2-A2-83 địa chỉ physical của laptop…
3. Các mô hình mạng và khái niệm liên quan trong mạng LAN Có tổng quan là 5 mô hình mạng nhưng chúng ta sẽ chỉ đề cập đến 3 mô hình mạng phổ biến như ở dưới. Còn sau đây là tên 5 tên mô hình mạng đó:
Mô hình mạng BUS
Mô hình mạng Star
Mô hình mạng MESH
Mô hình mạng Ring
Mô hình mạng kết nối full với nhau
3.1 Mô hình Bus trong mạng LAN
– Mô hình đại diện cho hệ thống mạng Ethernet LAN trong giai đoạn đầu kỉ nguyên Internet, đấu nối bằng cáp đồng trục sử dụng các chuẩn như 10Base2 (10Mbps – 200m), 10Base5 (10Mbps – 500m).
Tại mỗi card mạng người ta sử dụng T-connector (hình dạng giống chữ T), một đầu nối với card mạng, 2 đầu còn lại nối vào 2 cọng dây cáp ( nhà bạn nào share truyền hình cáp ra nhiều nhánh sẽ hình dung ngay ).
– Cách thức hoạt động của mô hình bus: khi một máy gửi đi một frame, frame này sẽ được truyền đến mọi thiết bị trong mô hình đang kết nối vào, các thiết bị nhận sẽ quan sát trích xuất thông tin trường Destination Address (địa chỉ đích đến) trong frame này, nếu đây không phải là frame gửi đến cho mình các thiết bị nhận sẽ drop frame này. Thiết bị nào có địa chỉ MAC tương ứng là Destination Address của frame mới tiếp nhận và xử lí frame.
Ví dụ : khi máy có địa chỉ MAC II gửi đi một frame đến host workstation thì tất cả các host khác đều nhận được frame này nhưng chỉ có host Workstation mới có đúng Destination Address MAC và tiếp nhận xử lí frame.
Nhược điểm:
Dễ xung đột dữ liệu.
Kết nối giữa connector với card mạng, connector với dây cáp, connector với connector là các kết nối cơ học sau 1 thời gian sử dụng sẽ độ tiếp xúc không còn tốt (cứ gỡ ra, gắn vào nhiều lần) dẫn tới bị hở mạch.
Một điểm bất kì hở mạch thì toàn bộ phận đoạn mạng đó bị tê liệt.
Khó nhận biết điểm nào bị hở, phải dò cho nên khó khắc phục sự cố.
Khó bảo trì.
3.2 Mô hình Star (Hub/Switch) trong mạng LAN
– Sử dụng chuẩn LAB 10 BASE T sử dụng cáp xoắn đôi để kết nối các thiết bị đầu cuối, đây là một mô hình dạng Star topology, một thiết bị tập trung HUB sẽ thực hiện kết nối các thiết bị này lại với nhau, đảm nhận vai trò trung chuyển các dữ liệu trao đổi giữa các host đầu cuối.
– Hoạt động của HUB: Hub thực hiện nhân bản các gói tin và gửi ra các cổng còn lại, trong mô hình trên.
– Khi host A gửi một frame đến host B, hub sẻ tiến hành nhân bản frame này rồi đẩy ra tất cả các port, Host B và C đều nhận được frame này, nhưng chỉ có Host B tiếp nhận và xử lý frame vì nó có địa chỉ đích được nhận trong frame. Mô hình này hoạt động về cơ bản cũng giống như mô hình đấu nối dạng bus.
3.3 Mô hình RING trong mạng LAN
Dữ liệu theo theo dạng vòng khép kín. Để đảm bảo trong một thời điểm chỉ có một Node (máy) được truyền thì nó phải có Token ring (thẻ bài). Khi máy tính đầu tiên trong mô hình Ring bật lên thì nó sẽ phát ra “xung” gọi là Token Ring (thẻ bài) và thẻ này sẽ lưu thông trong mạng theo 1 chiều duy nhất (xem hình). Máy nào muốn truyền dữ liệu thì sẽ nắm thẻ bài này. Khi dữ liệu đã đến nơi nhận thì máy gửi sẽ giải phóng thẻ bài và thẻ bài lại tiếp tục di chuyển.
Ưu điểm:
Là mô hình truyền dữ liệu tốt nhất do dữ liệu sẽ được khuếch đại bởi các Node giữa đường truyền. ( A – B – D : A truyển dữ liệu qua D sẽ được B khuếch đại).
Nhược điểm:
Không được sử dụng phổ biến do chi phí đắt. Do dữ liệu di theo vòng một chiều nên một máy chết sẽ kéo theo các máy khác ngừng hoạt động.
3.4 Collision Domain của một mạng LAN
Xét mô hình bus hay mô hình đấu nối hub, nếu có 2 thiết bị cùng gửi frame đồng thời vào cùng 1 thời điểm vào đường truyền, sẻ xảy ra lỗi do 2 tín hiệu của 2 thiết bị này gây nhiễu cho nhau và gây ra mất frame, lỗi bit. Dẫn đến phát sinh hiện tượng xung đột tín hiệu (collision). Phương pháp khắc phục được đề ra ban đầu là một thiết bị chỉ được gửi khi lắng nghe đường truyền và tiếp nhận dữ liệu, đường truyền rảnh thì mới được phép truyền-gửi tiếp tục nếu không sẻ gây ra xung đột đường truyền.
– Phương thức này được gọi là half-duplex (truyền bán công) chỉ truyền hoặc nhận dữ liệu tại một thời điểm.
– Băng thông kết nối sẻ được chia đều trên các thiết bị đấu nối vào hệ thống LAN ví dụ băng thông của hệ thống là 15Mbps có 5 thiết bị trên mô hình thì mỗi thiết bị chỉ có thể truyền với tốc độ 3Mbps.
– Hệ thống Hub đấu nối các thiết bị và tạo thành một miền có khả năng xung đột tín hiệu các thiết bị trong miền này nếu truyền đồng thời, được gọi là một Collision Domain.
3.5 Định Nghĩa về CSMA/CD một mạng LAN
– CSMA/CD (Carrier-sense Multiple Access/Collision Detection) là một giải thuật để tránh xảy ra xung đột tín hiệu trong một Collision Domain, cách thức hoạt động như sau:
> Nếu muốn truyền đi một frame thì thiết bị này phải thực hiện lắng nghe đường truyền xem có rảnh không(không có tín hiệu nào đang được truyền).Ok vậy là bạn đã hoàn thành bài thứ 2 trong Series “Tự học CCNA” của website “nino24.com” rồi. Hy vọng qua bài này bạn sẽ hiểu thêm về các mô hình mạng cùng các khái niệm liên quan. Do nội dung bài này có tính liên quan đến phần “Chuyển mạch LAN” nên ta sẽ gặp lại chúng ở bài khác nữa nhé.
> Nếu đường truyền bận thì thiết bị sẽ không thực hiện truyền frame đi và ngược lại. Giả xử tại thời điểm có 2 thiết bị đang lắng nghe đường truyền và biết rằng đường truyền đang rảnh và tiến hành truyền sẽ gây ra collision.
> Khi đó tất cả thiết bị sẻ gửi một tín hiệu jamming để thông báo đang có collision đang xảy ra.
> Sau khi gửi jamming, mỗi thiết bị sẽ khởi tạo một timer ngẩu nhiên để lắng nghe lại đường truyền, timer khởi tạo một cách ngẩu nhiên nên sẽ xảy ra việc 2 thiết bị trùng một timer là rất ít, từ đó sẽ tránh được collision.
Nguồn :
Người viết :
Biên soạn lại : longhuong
Nhập địa chỉ email vào form bên dưới để nhận được tin từ đề tài này sớm nhất
( Vui lòng kích hoạt email khi nhận được link kích hoạt nhé )
Nếu thấy hay thì click vào nút follow (G+) bên dưới nhé ! Thanks !
Nếu thấy hay thì click vào nút thích (Like) bên dưới nhé ! Thanks !
